埋弧炉变压器无功补偿的安全运行

埋弧炉变压器无功补偿的安全运行锦州新生变压公司器有限责任范新萍155416100721前言随着大型埋弧炉三次侧的，中压补偿电容的增多，电容补偿所引发的，电炉变压器损坏的事故频发。1.西北地区冶炼行业近年来就发生多起同类事故如；山西阳煤，内蒙沙坷土、中盐吉兰泰、平罗兴平化工、平罗大地化工、中宁兴尔泰化工、甘肃武威、陕西神木、府谷等，均有因中压补偿故障烧毁变压器的例子。2.国内较大的生产电炉变压器的厂家均受其所累。还许多类似的补偿系统正在运行，存在很大的安全隐患。已成为行业亟待解决的共性问题。二、补偿的方式及效果埋弧封闭电炉容量越来越大，炉子电阻随容量的增加而减小，电抗值却增大，电炉容量越大功率因素越低，功率因素的补偿势在必行。•节约能源•要符合供电企业规定cosφ≥0.9电炉补偿的方式•高压补偿——补偿电容并联在电炉变压器的一次侧•补偿方式最简单•它能改变电炉变压器一次侧线路接补偿电容前的,电流相位角，满足供电部门对用户功率因素的要求，•但不能改变炉子的运行特性，也不能改变电炉变压器一次侧电流的相位角，•高压补偿都采用计算一定容量固定补偿，特别对硅铁，投料熔炼出料，负荷变化较大，不能进行调整，会出现过补及欠补。•在低压侧（二次侧）补偿•这种补偿方式需要采用价格昂贵的低压电容器，而且占地面积大，虽然它不能改变炉子的运行特性。但他能改变炉变的一、二次侧电流的相位角，由于低压电压很低，电流太大，不能全额补偿在短网上，需与中压或高压共同补偿才能更好保证功率因数。•中压补偿——是这里重点论述的补偿方式，•是在串带变的主变上加一个补偿线圈接补偿电容。•这种补偿方式由于性价比相对较高.•近年来很多用户喜欢用这种补偿方式，这种补偿不能改变炉子的参数和特征，但能减少一次侧的电流和视在功率。•带中压补偿时，在主变上增加一个补偿线圈，目前高耗能电压等级越来越高，从35kV到110kV，大型电炉变压器大多数采用10kV补偿方案—中压补偿，•从补偿理论分析，中压补偿电容器技术是成熟的，•但大型电炉变压器的补偿经验还有待于进一步丰富经验，特别是电炉变压器的中压的电容补偿的成套设备，无论是从设计、制造、部件、安装、连接线路及操作方式都出现过问题，而且补偿回路中保护不完善，造成电炉变压器在非正常工作状态下运行。•电石炉工作过程中无功周期性波动大•——电容器组的频繁投切•——操作过电压及涌流•——导致电容器爆炸，变压器本体与补偿电容之间的连接电缆头爆炸•在电容器组投切及炉变级电压的调节，会引起系统阻抗的变化，引起系统串联或并联谐振。经常调控运行及分合闸频繁，在冶炼过程中谐波非常大。•中压补偿是建立在电炉变压器中压补偿线圈上，容易发生谐振。系统s1C2C3CYn,D11,D11系统sCC过电压或电缆头受潮间歇电弧过电压•补偿电容均有多台电容器并联组成的容量，•根据高耗能电容器出现事故的频率，基本所有的高耗能电容器生产厂家均出现过事故，•供电局给设计电气图纸均不考虑厂家设计中压补偿的保护•原因是中压补偿是建立在电炉变压器中压补偿线圈上•供电部门整定继电保护——主要考虑电网安全，所有补偿电容保护均由厂家自行负责。•中压出线到电容器柜间没有保护，•过电压、电缆头接地、断路器的截流过电压、补偿装置的“先投后切”误操作等均能引发短路•近年来由于这些小问题引起变压器烧毁的大事故的问题居多。•大的埋弧炉变压器均由三个单相变压器组成，由中压补偿引起的大多三个变压器组同时烧毁。•变压器检修、运输、安装得一个多月的时间，损失极大。府谷17252kV以下系统可能出现的谐振过电压空载母线与电磁电压互感器中性点不接地变压器非全相运行2~3pu35kV系统中性点PT饱和配电变压器高压绕组对地短路送电线路一相断线且一端接地或不接地消弧线圈脱谐度不当无功补偿不当投切电容器暂态过程府谷18操作过电压线路合闸及重合闸过电压252kV以下系统一般不超过3.0pu无需限制空载线路分闸过电压66kV以下系统3~4pu不对称故障分闸和振荡解列过电压隔离开关操作空载母线2.0pu3~66kV系统开断电容补偿4.0pu操作空载变压器4.0pu19间歇电弧•不接地3.5pu•消弧线圈3.2pu•电阻接地2.5pu补偿问题的解决方式——完善系统与继电保护配置•目前中压补偿的电炉变压器频频发生烧损事故，•多为补偿系统电缆接地，•间歇电弧过电压引发其它电缆头绝缘击穿，形成相间短路；•变压器的继电保护不完善，对此种故障无灵敏度，直到变压器烧损、形成变压器内部故障后动作跳闸。一次设备方面•加装Z型接地变压器•电缆电路的电容使接地电弧不能可靠熄灭，将产生以下后果；单相接地电弧发生间歇性的熄灭与重燃，会产生弧光接地过电压，其幅值可达4Un或者更高，持续时间长，会对电气设备的绝缘造成极大的危害，在绝缘薄弱处形成击穿，造成重大损失。持续电弧造成空气的离解，破坏了周围空气的绝缘，容易发生相间短路；•为防止上述事故的发生，为系统提供足够的零序电流和零序电压，使接地保护可靠动作，需人为建立一个中性点，在中性点接入接地电阻。•接地变就是人为制造了一个中性点接地电阻，它的接地电阻一般很小。•接地变对正序、负序电流呈高阻抗，绕组中只流过很小的励磁电流。•Z形接线使每个铁心柱上两段绕组绕向相反，同心柱上两绕组流过相等的零序电流呈现低阻抗，零序电流在绕组上的压降很小，既X0较小，•系统发生接地故障时，Z0呈电阻性，产生电阻性电流，避免容性电流的间歇电弧过电压，并使零序电流保护快速动作，避免烧损变压器。•优势在于：有效地限制间歇性弧光过电压，由于健全相过电压降低，发生异地两相接地的可能性随之减小；单相接地时电容充电的暂态过电压受到抑制；方便配置单相接地故障保护，使线路故障的自动检出容易实现。\小电阻接地系统接地变压器R补偿设备测定系统电容，配置接地电阻由电阻决定的电流要大于２倍电容电流二次设备方面•设置零序电流保护•单组无功补偿保护配置动作电流整定senopsenKIIK/332～5.100保护动作后，延时0.02~0.1s跳开无功补偿设备，如果故障继续存在0.5s跳开主变。•多组无功补偿保护配置动作电流整定senopsenKIIK/332～5.100各组无功补偿设备的接地保护，为接地故障的主保护，保护动作后，延时0.02~0.1s跳开无功补偿设备；接地电阻回路的接地保护，为接地故障的总后备保护，如果故障继续存在，则0.5s跳开主变。增设变压器反限时过电流保护•变压器短时过电流特性为（In/Ud）2×t≥2。•反时限曲线特性与之配合反时限曲线的选择在电力行业标准《微机型反时限电流保护通用技术条件》（DL/T823—2002）中，反时限零序过电流保护特性方程为1)(0CBIIkTpt式中:C——反时限特性常数；k——反时限常数；IOB——启动电流；Tp——时间系数。整定10010110-1100101102103k3=80C3=2Tp=0.8I/Intst=f(I/In)极度反时限变压器特性其他应注意的问题•加强型铁芯电抗器、空心电抗器应布置在电容器的前端，使电抗器抑制谐波的同时起到限制涌流的作用。•电容补偿的投切一定要按规程“后投先切”停运后禁止自动重合闸。•补偿套管处加装阻容吸收装置，阻容吸收是频敏元件，能有效抑制操作过电压。•变压器的补偿线圈要加强绝缘。•补偿容量远小于变压器容量。补偿线圈到高压线圈的阻抗要大。结论•从埋弧炉变压器烧损的现场情况看，均是补偿回路中其他元件由于过电压等原因击穿---接地—短路。致使埋弧炉变压器在非正常状态运行，这种非正常状态如不及时处理或告警，预示着将会引发变压器内部故障。在10KV中压补偿回路增加接地变压器与零序保护的配合是一种有效的保护，在回路中只要有一点接地立刻报警跳闸，避免过电压及短路冲击变压器。结论１．接地变压器及其接地电阻是消除间歇电弧过电压的有效方式，应优先考虑。国内已广泛使用在10kV、6kV系统，最近35kV风电系统亦在进行电网改造。２．零序电流保护是快速、灵敏的接地故障保护。有效的切除接地故障，保护变压器及补偿设备的安全。结论３．反限时过电流保护可以灵敏、有效的发现主变过电流故障，及时报警、跳闸，使变压器退出运行。结论谢谢